KR20140020762A - 풍력 발전 시스템, 풍력 발전 제어 장치 및 풍력 발전 제어 방법 - Google Patents

풍력 발전 시스템, 풍력 발전 제어 장치 및 풍력 발전 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 출력 일정 제어형 풍력 발전소의 축전지 시스템의 축전 용량을 저감하여, 그 설치 비용을 저감하는 것이다.
풍력 발전 제어 장치는, 축전지 시스템의 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)이, 축전지 충전율 목표 범위(SOCT)의 상한값과 하한값의 범위 내에 있는 경우에는, 발전 계획값(PT)으로서, 풍력 발전 전력의 평균값(PA)을 설정하고(S12), 축전지 시스템의 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)이 축전지 충전율 목표 범위(SOCT)의 상한값을 상회하고 있는 경우에는, 발전 계획값(PT)으로서, 풍력 발전 전력의 평균값에 1보다 큰 양의 상수를 곱한 값을 설정하고(S14), 축전지 시스템의 현재 시점의 축전지 충전율(SOCT)이 축전지 충전율 목표 범위(SOCT)의 하한값을 하회하고 있는 경우에는, 발전 계획값(PT)으로서, 풍력 발전 전력의 평균값(PA)에 1보다 작은 양의 상수를 곱한 값을 설정한다(S15).

Description

풍력 발전 시스템, 풍력 발전 제어 장치 및 풍력 발전 제어 방법{WIND POWER SYSTEM, WIND POWER CONTROL APPARATUS AND WIND POWER CONTROL METHOD}
본 발명은 축전지 병설형의 풍력 발전소에서 사용하기에 적합한 풍력 발전 시스템, 풍력 발전 제어 장치 및 풍력 발전 제어 방법에 관한 것이다.
석유 등 화석 연료의 고갈이 염려가 되어 오랫동안, 또한 지구 환경의 온난화 대책을 위해, CO2의 배출 삭감이 전세계에서 해결해야 할 급선무의 과제로 되어 있다. 이들 과제의 해결을 도모하기 위해, 화석 연료도 사용하지 않고, 또한 CO2도 배출하지 않는 발전 방법으로서, 태양광 발전이나 풍력 발전 등 자연 에너지를 사용한 발전의 도입이 전세계적으로 급속하게 진행되고 있다.
그러나 특히 풍력 발전은, 시시각각 변화되는 바람을 이용하여 발전하기 위해서, 발전 전력이 시간과 함께 크게 변동되는 등의 특징이 있다. 그로 인해, 풍력 발전된 전력을 상용의 전력 계통에 연계시킬 경우에는, 풍력 발전 전력의 변동에 의해, 상용의 전력 계통에 있어서의 전력 수급의 균형이 이루어지지 않게 되어, 주파수 변동 등의 문제가 발생하여, 전력 품질의 저하를 초래할 우려가 있다.
현재, 풍력 발전 전력이 상용의 전력 계통에 연계될 때에는, 상용의 전력 계통에서는 전력 수요의 크기에 따라서, 그 전력 계통 내에 있는 화력 발전소 등의 대형 발전기의 발전 출력을 조정력으로 하고, 전력 수급의 밸런스를 유지하고 있다. 그러나 일본 내에는, 이미 많은 풍력 발전 사업자가 풍력 발전 장치를 계통 연계하고 있으며, 그 사업자수도 더욱 증가하는 경향에 있으므로, 전력 계통 내에서의 조정력 부족이 염려되고 있다.
따라서, 1대 이상의 풍력 발전 장치를 포함하여 이루어지는 풍력 발전 장치군에, 1대 이상의 축전지와 그 축전지의 충방전을 제어하는 제어 장치를 포함하여 이루어지는 축전지 시스템을 병설한 축전지 병설형의 풍력 발전소가 개발되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2 등 참조). 축전지 병설형의 풍력 발전소에서는, 풍력 발전 장치군에 의한 발전 전력의 변동을, 축전지 시스템을 사용한 충방전에 의해 억제할 수 있으므로, 안정된 전력을 상용의 전력 계통으로 송전할 수 있다.
축전지 병설형의 풍력 발전소의 하나의 형태로 출력 일정 제어형 풍력 발전소가 있다. 출력 일정 제어형 풍력 발전소에 대해서는, 발전한 전력 매전처(賣電先)의 전력 회사로부터, 계통 연계하기 위한 기술 요건으로서 (1) 단위 시간마다 발전 계획값을 사전에 매전처로 신청하는 것, (2) 단위 시간에 있어서의 풍력 발전소의 발전 전력 변동을 사전에 신청한 발전 계획값을 기초로 하는 발전 정격의 ±2% 이내에 들어가게 하는 것 등이 요구되고 있다. 또한, 이들의 기술 요건을 달성할 수 없는 경우에는, 페널티 요금을 지불하는 것 등도 요구되고 있다(예를 들어, 비특허 문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2010-51117호 공보 일본 특허 공개 제2011-229205호 공보
그러나 매전처의 전력 회사가 계통 연계를 위하여 구하는 기술 요건의 허들은, 풍력 발전업자에게 있어서 상당히 높은 것이며, 경우에 따라서는 매전 수익을 얻을 수 없어, 풍력 발전사업의 사업성이 성립되지 않는 경우도 있을 수 있다. 덧붙여서 말하면, 출력 일정 제어형 풍력 발전소를 실현하기 위해서는, 풍력 발전 장치군의 총 발전 출력의 약 85%의 축전지 시스템이 필요해지고 있으며, 이것은 예를 들어 40MW의 풍력 발전 장치군에 대하여, 34MW의 축전지 시스템이 필요한 것을 의미한다. 그로 인해, 출력 일정 제어형 풍력 발전소의 설치 비용은, 종래의 풍력 발전소의 설치 비용과 비교해 약 1.8 내지 1.9배나 되어, 대폭으로 값이 비싼 것이 되고 있다.
이상과 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여, 본 발명의 목적은 출력 일정 제어형 풍력 발전소의 축전지 시스템의 축전 용량을 저감할 수 있고, 그 설치 비용을 저감할 수 있는 풍력 발전 시스템, 풍력 발전 제어 장치 및 풍력 발전 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 관한 풍력 발전 시스템은, 복수의 풍력 발전 장치를 포함하여 이루어지는 풍력 발전 장치군과, 복수의 축전지를 포함하여 이루어지는 축전지 시스템과, 상기 풍력 발전 장치군이 발전하는 풍력 발전 전력과 상기 축전지 시스템이 충방전하는 충방전 전력을 더한 시스템 발전 전력이, 사전에 설정된 발전 계획값의 범위 내에 들어가도록 상기 충방전 전력을 제어하는 풍력 발전 제어 장치를 포함하여 구성된다.
그리고 상기 풍력 발전 제어 장치가 현재 시점 이전의 제1 제어 기간 내에, 상기 풍력 발전 장치군에 의해 발전되는 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 연산하는 평균값 연산부와, 상기 축전지 시스템의 축전지 충전율 목표 범위를 연산하는 SOC 목표 범위 연산부와, 상기 평균값 연산부에서 연산되는 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 기초로 하여, 현재 시점보다 이후에 설정되는 제2 제어 기간에 대한 발전 계획값을 연산하고, 설정하는 발전 계획값 연산부를 구비하고, 상기 발전 계획값 연산부의 처리로서, 상기 축전지 시스템의 현재 시점의 축전지 충전율이 상기 축전지 충전율 목표 범위의 상한값과 하한값의 범위 내에 있는 경우에는, 상기 발전 계획값으로서 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 설정하고, 상기 축전지 시스템의 현재 시점의 축전지 충전율이 상기 축전지 충전율 목표 범위의 상한값을 상회하고 있는 경우에는, 상기 발전 계획값으로서 상기 풍력 발전 전력의 평균값에 1보다 큰 양(플러스)의 상수를 곱한 값을 설정하고, 상기 축전지 시스템의 현재 시점의 축전지 충전율이 상기 축전지 충전율 목표 범위의 하한값을 하회하고 있는 경우에는, 상기 발전 계획값으로서 상기 풍력 발전 전력의 평균값에 1보다 작은 양의 상수를 곱한 값을 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 출력 일정 제어형 풍력 발전소의 축전지 시스템의 축전 용량을 저감할 수 있어, 그 설치 비용을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 구성의 예를 나타낸 도면.
도 2는 축전지의 상세한 구성의 예를 나타낸 도면.
도 3은 풍력 발전 제어 장치의 블록 구성의 예를 나타낸 도면.
도 4는 발전 계획값 연산부에 있어서의 발전 계획값 연산 처리 흐름의 예를 나타낸 도면.
도 5는 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 범위 내인 경우의, 발전 전력 평균값(PA)과 발전 계획값(PT)과의 관계를 나타낸 도면.
도 6은 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 하한값 미만인 경우의, 발전 전력 평균값(PA)과 발전 계획값(PT)과의 관계를 나타낸 도면.
도 7은 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 상한값을 초과할 경우의, 발전 전력 평균값(PA)과 발전 계획값(PT)과의 관계를 나타낸 도면.
도 8은 충방전 전력 명령 연산부 및 발전 전력 제한 명령 연산부에 있어서의 발전 계획값 추종 제어 처리 흐름의 예를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템에 있어서의 발전 제어 시뮬레이션의 예를 나타낸 도면.
도 10은 일반적인 출력 일정 제어형 풍력 발전소에 있어서의 발전 제어 시뮬레이션의 예를 비교예로서 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 구성의 예를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 풍력 발전 제어 장치의 블록 구성의 예를 나타낸 도면.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 발전 계획값 연산부에 있어서의 발전 계획값 연산 처리 흐름의 예를 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템(100)의 구성의 예를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 풍력 발전 시스템(100)은 풍력 발전 장치군(1), 축전지 시스템(2), 풍력 발전 제어 장치(3), 연계 변압기(4)를 포함하여 구성되고, 연계 변압기(4)를 거쳐 매전처의 전력 계통(5)에 연계하여, 시스템 발전 전력(PS)을 그 전력 계통(5)으로 송전한다.
이때, 풍력 발전 장치군(1)의 연계점에는 풍력 발전 장치군(1)이 발전하는 풍력 발전 전력(PW)을 계측하는 전력계(6)가 설치되고, 축전지 시스템(2)의 연계점에는 축전지 시스템(2)의 충방전 전력(PB)을 계측하는 전력계(7)가 설치되어 있다. 또한, 풍력 발전 제어 장치(3)는 통신 네트워크(8)를 통하여 매전처 장치(9)에 접속되어 있다.
여기서, 풍력 발전 시스템(100)이 발전하는 시스템 발전 전력(PS)은, 풍력 발전 장치군(1)이 발전하는 풍력 발전 전력(PW)에, 축전지 시스템(2)이 충방전하는 충방전 전력(PB)을 더하게 된 것이다. 따라서, 이들 3자 사이에는, PS=PW＋PB라고 하는 관계가 성립된다.
또한, 충방전 전력(PB)은 축전지 시스템(2)으로부터 전력이 방전될 때 양의 값, 축전지 시스템(2)에 충전될 때 음의 값이 되는 것으로 한다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 풍력 발전 장치군(1)은 1대 이상의 풍력 발전 장치(11)(#1, #2, …, #n)와, SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition : 감시 제어 데이터 수집 장치)(12)를 포함하여 구성된다.
풍력 발전 장치(11)(#1, #2, …, #n)는 직류 여자형 동기 발전 장치, 교류 여자형 동기 발전 장치, 영구 자석형 동기 발전 장치 등에 의해 구성되고, 그 모두가 전력 변환기를 구비하는 동시에, 블레이드 피치각의 제어 기구를 갖고, 가변속 운전 가능한 것으로 한다. 그리고 각각의 풍력 발전 장치(11)(#1, #2, …, #n)에 발전 전력 제한 명령(PLC#1, PLC#2, …, PLC#n)이 입력된 경우에는, 각각의 풍력 발전 장치(11)(#1, #2, …, #n)는 그 피치각의 제어 기구 등을 이용하여, 발전하는 전력을, 각각 발전 전력 제한 명령(PLC#1, PLC#2, …, PLC#n) 이하로 제한한다.
또한, SCADA(12)는 풍력 발전 제어 장치(3)로부터 풍력 발전 장치군(1) 전체에 대한 발전 전력 제한 명령(PLC)을 수신하고, 그 수신한 발전 전력 제한 명령(PLC)을, 각 풍력 발전 장치(11)(#1, #2, …, #n)에 대한 발전 전력 제한 명령(PLC#1, PLC#2, …, PLC#n)으로 분할하고, 분할한 발전 전력 제한 명령(PLC#1, PLC#2, …, PLC#n)을, 각 풍력 발전 장치(11)(#1, #2, …, #n)로 분배한다.
또한, 이때의 분할 및 분배 시에는,
PLC#1＋PLC#2＋…＋PLC#n≤PLC
의 관계가 만족되도록 한다.
따라서, 풍력 발전 장치군(1)은 풍력 발전 전력(PW)을 풍력 발전 제어 장치(3)로부터 송신되는 발전 전력 제한 명령(PLC) 이하로 제한할 수 있다. 즉, 풍력 발전 장치군(1)은 풍력 발전 전력(PW)의 과대한 출력 상승을 제한할 수 있으므로, 축전지 시스템(2)에 대한 과대한 전력의 충전 요구가 억제된다. 그로 인해, 축전지 시스템(2)의 정격을 작게 하는 것이 가능해진다.
계속해서, 축전지 시스템(2)의 구성에 대하여 설명한다. 축전지 시스템(2)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 1개 이상의 축전지(21)(#1, #2, …, #m)에 의해 구성된다. 이 축전지(21)의 상세한 구성에 대해서는, 이하, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는, 축전지(21)의 상세한 구성의 예를 나타낸 도면이다. 도 1의 축전지 시스템(2)에 있어서의 제i번째의 축전지(21)(#i)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 충방전 가능한 이차 전지(211)와, 직교류 변환기(212)와, 연계 변압기(213)와, 차단기(214)와, SOC 계측부(215)와, 충방전 전력 제어부(216)를 포함하여 구성된다. 여기서, i=1, 2, …, m이다(이하 마찬가지임). 또한, SOC(State of Charge)는 축전지 충전율을 의미한다.
충방전 전력 제어부(216)는 풍력 발전 제어 장치(3)로부터의 충방전 전력 명령(PBC#i)을 따라서, 직교류 변환기(212)를 제어함으로써, 풍력 발전 장치군(1)에서 발전된 풍력 발전 전력(PW)의 일부를 사용하여 이차 전지(211)를 충전하거나, 또는 이차 전지(211)에 축적되어 있는 전력을 방전한다. 또한, 도 2에서는, 이때 충방전되는 전력을 PB#i로 나타내고 있다. 또한, 이와 동시에, SOC 계측부(215)는 이차 전지(211)의 축전지 충전율(SOC#i)을 계측하고, 계측한 축전지 충전율(SOC#i)을 풍력 발전 제어 장치(3)로 송신한다.
여기서, 이차 전지(211)는 연축 전지, 나트륨 황 전지, 산화 환원 흐름 전지, 리튬 이온 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 캐패시터 중 어느 1종류, 또는 이들의 조합에 의해 구성된다. 또한, 축전지(21)에서 사용하는 축전 장치는, 이차 전지(211)에 한정되는 것은 아니며, 이차 전지(211) 대신에, 전기 이중층 캐패시터를 사용하는 형태, 이차 전지(211)와 전기 이중층 캐패시터를 조합하는 형태, 또는 다른 축전 요소를 조합하는 형태 등이라도 된다. 나아가, 이차 전지(211)를 대신하는 축전 장치로서, 플라이휠 등 전기 에너지를 운동 에너지로 하여 축적하는 것이라도 된다.
도 3은, 풍력 발전 제어 장치(3)의 블록 구성의 예를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 풍력 발전 제어 장치(3)는 평균값 연산부(30), 축전지 충전율 연산부(31), SOC 목표 범위 연산부(32), 발전 계획값 연산부(33), 충방전 전력 명령 연산부(34), 발전 전력 제한 명령 연산부(35), 충방전 전력 명령 분배부(36) 등의 블록을 포함하여 구성된다.
풍력 발전 제어 장치(3)는 전력계(6)를 통해, 풍력 발전 장치군(1)이 발전하는 풍력 발전 전력(PW)을 취득하는 동시에, 축전지 시스템(2)을 구성하는 개개의 축전지(21)(#1, #2, …, #m)로부터, 각각의 축전지 충전율(SOC#1, SOC#2, …, SOC#m)을 취득한다. 그리고, 그 취득한 풍력 발전 전력(PW) 및 축전지 충전율(SOC#1, SOC#2, …, SOC#m)을 기초로 하여, 발전 계획값(PT)을 연산하는 동시에, 축전지(21)(#1, #2, …, #m) 각각에 대한 충방전 전력 명령(PBC#1, PBC#2, …, PBC#m) 및 풍력 발전 장치군(1)에 대한 발전 전력 제한 명령(PLC)을 연산한다.
이때, 풍력 발전 제어 장치(3)로부터 출력되는 충방전 전력 명령(PBC#1, PBC#2, …, PBC#m)은 각각 대응하는 축전지(21)(#1, #2, …, #m)에 입력되고, 발전 전력 제한 명령(PLC)은 풍력 발전 장치군(1)의 SCADA(11)에 입력되고, 또한 발전 계획값(PT)은 통신 네트워크(8)를 통하여 매전처 장치(9)로 송신된다.
이하, 도 3을 참조하면서(적절하게 도 1, 도 2도 참조) 풍력 발전 제어 장치(3)를 구성하는 각 기능 블록의 기능에 대해서, 순서대로 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 바와 같은 기능을 갖는 풍력 발전 제어 장치(3)는 각각의 블록을 전용의 하드웨어 제어 회로로 구성함으로써 실현할 수도 있고, 그 일부의 블록을 1개 또는 복수의 마이크로프로세서로 구성하여 실현할 수도 있고, 또는 전체를 1개 이상의 컴퓨터로 구성하여 실현할 수도 있다.
(1) 평균값 연산부(30)는 현재 이전의 일정 시각으로부터 현재에 이르기까지의 기간에 대해서, 풍력 발전 장치군(1)에 의해 시시각각 발전되는 풍력 발전 전력(PW)을, 전력계(6)를 통하여 취득하고, 그 취득한 풍력 발전 전력(PW)을 시간 평균함으로써, 발전 전력 평균값(PA)을 연산하고, 연산한 발전 전력 평균값(PA)을 발전 계획값 연산부(33)로 송신한다.
또한, 이하의 설명에서는, 풍력 발전 전력(PW)을 취득하고, 발전 전력 평균값(PA)을 연산하는 풍력 발전 제어의 단위가 되는 시간(기간)을 연산 기간이라 칭한다.
(2) 축전지 충전율 연산부(31)는 축전지 시스템(2)을 구성하는 각각의 축전지(21)(#1, #2, …, #m)로부터 취득한 각각의 축전지 충전율(SOC#1, SOC#2, …, SOC#m)을 기초로 하여, 축전지 시스템(2) 전체로서의 축전지 충전율(SOC)을 연산한다.
(3) SOC 목표 범위 연산부(32)는 평균값 연산부(30)에 의해 연산된 발전 전력 평균값(PA)을 기초로 하여, 축전지 시스템(2)에 대한 충전율 목표값을 설정하고, 또한 그 설정한 충전율 목표값에, 예를 들어 축전지 충전율(SOC)±2%에 상당하는 값을 불감대로서 부가한 범위를 충전율 목표 범위(SOCT)로서 연산한다. 따라서, 충전율 목표 범위(SOCT)는 충전율 목표값＋불감대를 상한값, 충전율 목표값- 불감대를 하한값으로 하는 범위를 나타내는 정보이다.
여기서, 축전지 시스템(2)의 충전율 목표값은, 발전 전력 평균값(PA)[풍력 발전 전력(PW)의 평균값]에 의존하는 값으로서, 함수식이나 테이블 등에 의해 연산되는 것으로 한다. 그 경우, 충전율 목표값은 발전 전력 평균값(PA)이 클 때, 조금 높은 값에 연산되고, 발전 전력 평균값(PA)이 작을 때, 조금 낮은 값에 연산된다.
덧붙여서 말하면, 풍력 발전 전력(PW)이 큰 경우, 예를 들어 풍력 발전 장치군(1)이 그 발전 전력 정격 부근의 풍력 발전 전력(PW)을 계속하여 발전하고 있는 경우에는, 그 풍력 발전 전력(PW)은 증가되는 일은 없으며, 감소될 가능성 쪽이 크다. 따라서, 그러한 경우에는 충전율 목표값을 높게 설정해 둠으로써, 축전지 시스템(2)으로부터의 방전 전력을 많이 확보할 수 있으므로, 풍력 발전 전력(PW)이 감소되는 경우에 대비할 수 있다.
또한, 풍력 발전 전력(PW)이 작은 경우, 예를 들어 무풍 상태로 인해, 풍력 발전 장치군(1)의 풍력 발전 전력(PW)이 계속해서 대부분 0인 경우에는, 그 풍력 발전 전력(PW)은 감소되는 일은 없으며, 증가될 가능성 쪽이 크다. 따라서, 그러한 경우에는 충전율 목표값을 낮게 설정해 둠으로써, 축전지 시스템(2)으로부터의 충전 전력을 많이 확보할 수 있으므로, 풍력 발전 전력(PW)이 증가하는 경우에 대비할 수 있다.
이상과 같이, 축전지 시스템(2)의 충전율 목표값은, 통상 풍력 발전 전력(PW)[즉, 발전 전력 평균값(PA)]에 의존하는 값으로서 정해지지만, 풍력 발전 전력(PW)에 의존하지 않는 고정값으로 해도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이, 축전지 시스템(2)의 충전율 목표값에 대하여, 예를 들어 축전지 충전율(SOC)±2%에 상당하는 값을 불감대로서 부가한 범위를 충전율 목표 범위(SOCT)로 하고 있다. 이 불감대를 포함한 범위를 충전율 목표 범위(SOCT)로 하는 목적은, 축전지 시스템(2)의 축전지 충전율(SOC)의 채터링 방지에 있다.
즉, 축전지 시스템(2)의 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT) 내에 있는 경우에는, 축전지 충전율(SOC)을 관리할 필요가 없어지므로, 축전지 시스템(2)을 조금씩 충방전시켜서, 축전지 충전율(SOC)을 충전율 목표값에 조금씩 추종시키지 않아도 되게 된다. 즉, 축전지 충전율(SOC)의 채터링이 방지된다.
또한, 충전율 목표 범위(SOCT)의 불감대의 폭이 작은 경우에는, 그 상한값 또는 하한값 부근에서 축전지 충전율(SOC)이 채터링하는 빈도가 증가한다. 또한, 불감대의 폭이 큰 경우에는, 축전지 시스템(2)이 충방전하는 빈도가 감소되므로, 축전지 시스템(2)의 충방전 전력(PB)에 의해 풍력 발전 전력(PW)의 변동을 흡수할 수 없게 될 우려가 발생한다. 따라서, 축전지 충전율(SOC)에 있어서의 불감대의 폭은, 풍력 발전 시스템(100)의 발전 전력 정격의 ±1 내지 2% 정도로 하는 것이 바람직하다.
(4) 발전 계획값 연산부(33)는 평균값 연산부(30)에 의해 연산된 발전 전력 평균값(PA)과, SOC 목표 범위 연산부(32)에 의해 연산된 충전율 목표 범위(SOCT)와, 축전지 충전율 연산부(31)에서 연산된 축전지 충전율(SOC)을 기초로 하여, 현재 이후의 일정 제어 추종 기간이 경과된 후의 약속 기간에 당해 풍력 발전 시스템(100)이 발전해야 할 전력[시스템 발전 전력(PS)]의 발전 계획값(PT)을 연산한다.
여기서, 제어 추종 기간이란, 매전처의 전력 계통(5)에 있어서의 전력의 조정력인 화력 발전소 등의 대형 발전기가 기동, 정지 또는 발전 출력의 제어에 필요로 하는 시간을 확보하기 위해 미리 설정된 기간을 말한다. 따라서, 이 제어 추종 기간으로서는, 전력 계통(5)측의 조정력의 응답 시간보다도 긴 시간을 설정할 필요가 있다. 단, 제어 추종 기간을 지나치게 길게 하면, 발전 계획값(PT)과 실제로 발전되는 풍력 발전 전력(PW)과의 차가 커지기 때문에, 제어 추종 기간은 1 내지 2시간 정도가 바람직하다.
또한, 약속 기간이란, 당해 풍력 발전 시스템(100)이 매전처 장치(9)를 통하여 매전처에 통지한 발전 계획값(PT)에 추종하여 제어한 시스템 발전 전력(PS)을 발전하고, 매전처의 전력 계통(5)으로 송전하는 것을, 매전처에 약속한 기간을 말한다. 여기서, 약속 기간이 긴 경우에는 매전처의 전력 계통(5)측에서는, 화력 발전소 등의 출력 조정을 하는 간격을 길게 하는 것이 가능해지므로, 전력 수급의 밸런스를 보다 안정되게 유지할 수 있다.
한편, 풍력 발전 시스템(100)측에서는, 약속 기간이 긴 경우에는, 보다 긴 기간, 동일한 발전 계획값(PT)에 추종하여 시스템 발전 전력(PS)을 발전할 필요가 있으므로, 풍력의 변동을 고려하면, 축전지 시스템(2)에는 보다 큰 충방전 능력이 요구되게 된다. 이것은, 축전지 시스템(2)의 규모를 크게 할 필요가 있는 것을 의미하므로, 약속 기간을 길게 하는 것은 풍력 발전 시스템(100)의 설치 비용의 증대로 이어진다. 따라서, 약속 기간은 30분 내지 60분 정도가 바람직하다.
또한, 발전 계획값 연산부(33)에 있어서의 연산 처리의 상세에 대해서는, 별도로, 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 또한, 이상의 설명에 있어서의 연산 기간, 제어 추종 기간, 약속 기간 등의 용어의 의미는, 도 5 내지 도 7을 참조하면 이해하기 쉽다.
(5) 충방전 전력 명령 연산부(34)는 풍력 발전 장치군(1)에서 발전되는 풍력 발전 전력(PW)과, SOC 목표 범위 연산부(32)에 의해 연산된 충전율 목표 범위(SOCT)와, 발전 계획값 연산부(33)에 의해 연산된 발전 계획값(PT)과, 축전지 충전율 연산부(31)에 의해 연산된 축전지 충전율(SOC)을 기초로 하여, 축전지 시스템(2) 전체에 대한 충방전 전력 명령(PBC)을 연산하고, 그 연산한 충방전 전력 명령(PBC)을 충방전 전력 명령 분배부(36)로 송신한다.
또한, 이때의 충방전 전력 명령(PBC)은, 그 충방전 전력 명령(PBC)을 기초로 하여, 축전지 시스템(2) 전체에 의해 충방전되는 충방전 전력(PB)이, 풍력 발전 전력(PW)의 시간 변동을 보상하고, 풍력 발전 전력(PW)과 충방전 전력(PB)을 더한 시스템 발전 전력(PS)이, 발전 계획값(PT)과 거의 동등해지도록 연산된다.
(6) 발전 전력 제한 명령 연산부(35)는 발전 계획값 연산부(33)에 의해 연산된 발전 계획값(PT)과, 축전지 충전율 연산부(31)에 의해 연산된 축전지 충전율(SOC)과, 축전지 충전율(SOC)에 의해 연산되는 충전 가능 전력을 기초로 하여, 풍력 발전 장치군(1)에 대한 발전 전력 제한 명령(PLC)을 연산하고, 연산한 발전 전력 제한 명령(PLC)을 SCADA(12)로 송신한다.
또한, 충방전 전력 명령 연산부(34) 및 발전 전력 제한 명령 연산부(35)에 있어서의 연산 처리의 상세에 대해서는, 별도로, 도 8을 참조하여 설명한다.
(7) 충방전 전력 명령 분배부(36)는 충방전 전력 명령 연산부(34)에 의해 연산된 충방전 전력 명령(PBC)을, 각각의 축전지(21)(#1, #2, …, #m)에 대한 충방전 전력 명령(PBC#1, PBC#2, …, PBC#m)으로 분배하고, 분배된 충방전 전력 명령(PBC#1, PBC#2, …, PBC#m)을 각각의 축전지(21)(#1, #2, …, #m)로 출력한다. 이 충방전 전력 명령(PBC)의 분배 시에, 충방전 전력 명령 분배부(36)는, 예를 들어 축전지(21)(#1, #2, …, #m)를 1개 이상의 그룹으로 분류하고, 그 분류된 그룹마다, 개개의 축전지(21)의 축전지 충전율을 제어한다. 그때, 동일한 그룹에 속하는 개개의 축전지(21)의 축전지 충전율을 모두 동일해지도록 제어해도 되고, 개별로 관리, 제어해도 된다.
또한, 이때의 충방전 전력 명령(PBC)의 분배 처리에 있어서는, 분배 후의 축전지(21)(#1, #2, …, #m) 각각의 축전지 충전율(SOC#1, SOC#2, …, SOC#m)이 대략 동일한 값이 되도록, 충방전 전력 명령(PBC#1, PBC#2, …, PBCm)의 값이 연산된다. 또한, 분배 처리에서는 PBC=PBC#1＋PBC#2＋…＋PBC#m의 관계가 충족되는 것으로 한다.
도 4는, 발전 계획값 연산부(33)에 있어서의 발전 계획값 연산 처리 흐름의 예를 나타낸 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 발전 계획값 연산부(33)는, 우선 축전지 충전율 연산부(31)에 의해 연산된 축전지 시스템(2)의 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)을, SOC 목표 범위 연산부(32)에 의해 연산된 충전율 목표 범위(SOCT)와 비교한다(스텝 S10).
그 비교 결과, 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 범위 내인 경우에는(스텝 S11에서 "예"), 발전 계획값 연산부(33)는 발전 계획값(PT)으로서, 발전 전력 평균값(PA)을 설정한다(스텝 S12).
또한, 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 하한값 미만일 경우에는(스텝 S13에서 "예"), 발전 계획값 연산부(33)는 발전 계획값(PT)으로서, 발전 전력 평균값(PA)에 1보다 작은 양의 상수 Ra를 곱한 값을 설정한다(스텝 S14). 또한, Ra의 값은 후술하는 바와 같이, 0.6 내지 0.7 정도가 바람직하다.
또한, 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 범위 내가 아니며(스텝 S11에서 "아니오"), 게다가, 충전율 목표 범위(SOCT)의 하한값 미만도 아닐 경우(스텝 S13에서 "아니오"), 즉, 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 상한값을 초과할 경우에는, 발전 계획값 연산부(33)는 발전 계획값(PT)으로서, 발전 전력 평균값(PA)에, 1보다 큰 양의 상수 Rb를 곱한 값을 설정한다(스텝 S15). 또한, Rb의 값은, 후술하는 바와 같이, 1.1 내지 1.2 정도가 바람직하다.
발전 계획값 연산부(33)는, 이상과 같이 하여 발전 계획값(PT)을 연산한 후, 그 연산한 발전 계획값(PT)이 당해 풍력 발전 시스템(100)의 발전 전력 정격값 이하인지 여부를 판정한다(스텝 S16). 그리고, 그 발전 계획값(PT)이 당해 풍력 발전 시스템(100)의 발전 전력 정격값 이하인 경우에는(스텝 S16에서 "예"), 발전 계획값 연산부(33)는 그대로 당해 발전 계획값 연산 처리를 종료한다. 또한, 발전 계획값(PT)이 당해 풍력 발전 시스템(100)의 발전 전력 정격값을 초과할 경우에는(스텝 S16에서 "아니오"), 발전 계획값 연산부(33)는, 발전 계획값(PT)을, 그 발전 전력 정격값으로 다시 설정하고(재설정)(스텝 S17), 당해 발전 계획값 연산 처리를 종료한다.
계속해서, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)을 기초로 하여 경우 구분을 함으로써, 발전 계획값(PT)을 연산하는 의의에 대하여 설명한다. 여기서, 도 5는 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 범위 내일 경우의, 발전 전력 평균값(PA)과 발전 계획값(PT)과의 관계를 나타낸 도면이다. 또한, 도 6은 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 하한값 미만일 경우의, 발전 전력 평균값(PA)과 발전 계획값(PT)과의 관계를 나타낸 도면이다. 또한, 도 7은 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 상한값을 초과할 경우의, 발전 전력 평균값(PA)과 발전 계획값(PT)과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7에서는, 공통적으로 현재 시각을 t, 연산 기간을 시간 to의 기간, 제어 추종 기간을 시간 tc의 기간, 약속 기간을 시간 tp의 기간으로 나타내고 있다.
도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 연산 기간은 현재 이전의 시각 t-to 내지 시각 t(현재)까지의 기간을 가리킨다. 풍력 발전 제어 장치(3)는 이 연산 기간에, 시시각각 변화되는 풍력 발전 전력(PW)을 취득하여, 발전 전력 평균값(PA)을 연산한다. 또한, 축전지(21)(#1, #2, …, #m)의 각각으로부터 축전지 충전율(SOC#1, SOC#2, …, SOC#m)을 취득하여, 축전지 충전율(SOC), 충전율 목표 범위(SOCT) 등을 연산한다.
또한, 약속 기간(시각 t＋tc 내지 시각 t＋tc＋tp의 기간)의 발전 계획값(PT)은, 도 4를 이용하여 설명하고, 또한 이하에도 설명한 바와 같이, 축전지 충전율(SOC)과 충전율 목표 범위(SOCT)의 대소 관계에 의해 경우 구분된 후, 그 경우에 따라서 연산된다.
도 5의 경우, 현재(시각 t)의 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 상한값과 하한값 사이의 범위에 들어가 있다(도 4의 스텝 S11에서 "예"인 경우에 상당). 이 경우에는, 축전지 충전율(SOC)이 적정하다고 판단되므로, 앞으로도 축전지 충전율(SOC)을 올리거나 또는 내리거나 할 필요가 없다.
여기서, 약속 기간도 연산 기간과 마찬가지의 풍황(風況)이 계속된다고 가정하면, 약속 기간의 풍력 발전 전력(PW)의 평균값은, 연산 기간의 발전 전력 평균값(PA)과 동일 정도가 된다고 예측된다. 따라서, 풍력 발전 제어 장치(3)는, 그 약속 기간의 발전 계획값(PT)으로서 연산 기간의 발전 전력 평균값(PA)을 설정한다(도 4의 스텝 S12에 상당). 그렇게 하면, 약속 기간에도, 축전지 충전율(SOC)은 충전율 목표 범위(SOCT)의 범위 내에 들어가는 것이라 예측된다.
도 6의 경우, 현재(시각 t)의 축전지 충전율(SOC)은 충전율 목표 범위(SOCT)의 하한값을 하회하고 있다(도 4의 스텝 S13에서 "예"인 경우에 상당). 이 경우에는, 축전지 충전율(SOC)이 적정 범위를 하회하고 있다고 판단되므로, 이후는 축전지 시스템(2)으로의 충전 전력을 증가시켜, 축전지 충전율(SOC)을 적정 범위까지 인상할 필요가 있다.
여기서, 약속 기간도 연산 기간과 마찬가지의 풍황이 계속된다고 가정하면, 약속 기간의 풍력 발전 전력(PW)의 평균값은, 연산 기간의 발전 전력 평균값(PA)과 동일 정도가 된다고 예측된다. 따라서, 풍력 발전 제어 장치(3)는 그 약속 기간의 발전 계획값(PT)으로서, 연산 기간에서 얻어진 발전 전력 평균값(PA)에 1보다도 작은 양의 상수 Ra를 곱한 값을 설정한다(도 4의 스텝 S14에 상당).
이 경우, 약속 기간의 발전 계획값(PT)은, 연산 기간의 발전 전력 평균값(PA)보다도 작아지므로, 매전처의 전력 계통(5)으로 송전하는 시스템 발전 전력(PS)[발전 계획값(PT)에 추종하므로]도 줄게 된다. 따라서, 이 약속 기간에는 풍력 발전 장치군(1)의 풍력 발전 전력(PW)은, 매전처의 전력 계통(5)으로 송전하는 시스템 발전 전력(PS)을 상회하므로, 그 남은 전력에 의해 축전지 시스템(2)을 충전하여, 축전지 충전율(SOC)을 인상할 수 있다.
단, 상수 Ra가 지나치게 작을 경우에는, 발전 계획값(PT)이 과도하게 작아진다. 그 경우에는, 풍력 발전 장치군(1)은 축전지 시스템(2)의 축전지 충전율(SOC)을 충전율 목표 범위(SOCT)의 범위 내까지 인상하는데 필요한 충전 전력 이상의 잉여 전력을 발생하지만, 그 잉여 전력은 풍력 발전 장치(11)의 발전 제어(피치각 제어 등)에 의해 버리게 된다. 이것은, 일실(逸失) 발전 전력이 증가하는 것, 바꾸어 말하면, 매전 수익의 저하를 초래하여, 발전 사업의 존립이 위태로워지는 것을 의미한다. 따라서, 상수 Ra는 그다지 작지 않은 0.6 내지 0.7 정도가 바람직하다.
도 7의 경우, 현재(시각 t)에 있어서의 축전지 충전율(SOC)은, 충전율 목표 범위(SOCT)의 상한값을 상회하고 있다(도 4의 스텝 S13에서 아니오인 경우에 상당). 이 경우에는, 축전지 충전율(SOC)이 적정 범위를 상회하고 있다고 판단되므로, 이후는 축전지 시스템(2)으로부터의 방전 전력을 증가시켜, 축전지 충전율(SOC)을 적정 범위까지 내릴 필요가 있다.
여기서, 약속 기간도 연산 기간과 마찬가지의 풍황이 계속된다고 가정하면, 약속 기간의 풍력 발전 전력(PW)의 평균값은, 연산 기간의 발전 전력 평균값(PA)과 동일 정도가 된다고 예측된다. 따라서, 풍력 발전 제어 장치(3)는 그 약속 기간의 발전 계획값(PT)으로서, 연산 기간에서 얻어진 발전 전력 평균값(PA)에 1보다도 큰 양의 상수 Ra를 곱한 값을 설정한다(도 4의 스텝 S15에 상당).
이 경우, 약속 기간의 발전 계획값(PT)은, 연산 기간의 발전 전력 평균값(PA)보다도 커지므로, 매전처의 전력 계통(5)으로 송전하는 시스템 발전 전력(PS)[발전 계획값(PT)에 추종하기 위해]은 증가하게 된다. 따라서, 이 약속 기간에는 풍력 발전 장치군(1)의 풍력 발전 전력(PW)은, 매전처의 전력 계통(5)으로 송전하는 시스템 발전 전력(PS)을 하회하므로, 그 부족한 전력은 축전지 시스템(2)으로부터의 방전 전력으로 보충된다. 따라서, 축전지 시스템(2)의 축전지 충전율(SOC)을 내릴 수 있다.
단, 상수 Rb가 지나치게 클 경우에는, 발전 계획값(PT)이 과도하게 커진다. 그 경우에는, 축전지 시스템(2)으로부터의 방전 전력이 증가하므로, 축전지 시스템(2)의 축전지 충전율(SOC)이 조기에 고갈되어, 축전지 시스템(2)을 사용할 수 없게 되는 사태에 이른다. 따라서, 상수 Rb는 그다지 크지 않은 1.1 내지 1.2 정도가 바람직하다.
또한, 이상의 설명에서는, Ra, Rb를 상수로 했지만, Ra, Rb를 상수에 한정할 필요는 없다. Ra, Rb는, 예를 들어 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)의 충전율 목표 범위(SOCT)의 하한값으로부터의 차분량 또는 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)의 충전율 목표 범위(SOCT)의 상한값으로부터의 차분량에 의존하여 정해지는 값 등이라도 된다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 범위 내, 즉 축전지 충전율(SOC)의 적정 범위에 들어가 있는지 여부를 판정하고, 그 적정 범위에 들어가 있지 않은 경우에는 축전지 충전율(SOC)의 적정 범위와의 대소 관계에 의거하여, 약속 기간에서의 발전 계획값(PT)을 결정하고, 축전지 충전율(SOC)을 적정 범위 내로 되돌리도록 한다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템(100)에서는, 축전지 시스템(2)의 축전지 충전율(SOC)을 적정 범위[충전율 목표 범위(SOCT)]로부터 크게 벗어나지 않는 범위 내로 안정되게 들어가게 할 수 있게 된다.
풍력 발전 제어 장치(3)는, 이상과 같이 하여 약속 기간의 발전 계획값(PT)을 연산하면, 다음에는 그 약속 기간에 있어서의 시스템 발전 전력(PS)을 발전 계획값(PT)에 추종시키는 제어를 행한다. 그 기본적인 추종 제어에 의하면, 풍력 발전 제어 장치(3)는 풍력 발전 장치군(1)에서 발전되는 풍력 발전 전력(PW)이 발전 계획값(PT)보다도 큰 경우에는, 여유롭게 발전된 전력으로 축전지 시스템(2)을 충전하고, 풍력 발전 전력(PW)이 발전 계획값(PT)보다도 작은 경우에는 부족한 전력을 축전지 시스템(2)으로부터의 방전 전력에 의해 보충한다. 또한, 그 상세한 제어에 대해서는, 도 8을 참조하여 설명한다.
그런데 시스템 발전 전력(PS)을 발전 계획값(PT)에 추종시키는 제어에서는, 시스템 발전 전력(PS)은 발전 계획값(PT)에 대하여, 예를 들어 ±2%의 변동이 허용되고 있다. 즉, 풍력 발전 시스템(100)은 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 발전 계획값(PT)에 대하여 마련된 발전 상한값(UL)[예를 들어, 발전 계획값(PT)×1.02]과 발전 하한값(LL)[예를 들어, 발전 계획값(PT)×0.98]의 범위 내의 전력을 발전하고, 매전처의 전력 계통(5)으로 송전하면 된다.
또한, 발전 상한값(UL) 및 발전 하한값(LL)을 정하는 시스템 발전 전력(PS)의 변동 허용 범위는, 매전처와의 계약 등에 의해 결정되는 것이며, 발전 계획값(PT)의 ±2%에 한정되는 것은 아니다.
도 8은, 충방전 전력 명령 연산부(34) 및 발전 전력 제한 명령 연산부(35)에 있어서의 발전 계획값 추종 제어 처리 흐름의 예를 나타낸 도면이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 발전 계획값 추종 제어 처리는, 실질적으로는 충방전 전력 명령(PBC) 및 발전 전력 제한 명령(PLC)을 연산하는 것임에 틀림없다.
우선, 충방전 전력 명령 연산부(34)는 풍력 발전 전력(PW)이 발전 허용 범위(R) 내인지 여부를 판정한다(스텝 S20). 여기서, 발전 허용 범위(R)는 발전 계획값(PT)을 포함하고, 발전 하한값(LL) 이상, 발전 상한값(UL) 이하인 범위를 말한다.
스텝 S20에 있어서의 판정 결과, 풍력 발전 전력(PW)이 발전 허용 범위(R) 내이었을 경우에는(스텝 S20에서 "예"), 풍력 발전 전력(PW)을 그대로 시스템 발전 전력(PS)으로서 송전할 수 있으므로, 충방전 전력 명령 연산부(34)는 발전 계획값 추종 제어를 위한 처리를 특별히 할 필요가 없다.
또한, 풍력 발전 전력(PW)이 발전 허용 범위(R)에 포함되지 않고(스텝 S20에서 "아니오"), 발전 상한값(UL)보다 큰 경우에는(스텝 S21에서 "예"), 충방전 전력 명령 연산부(34)는 발전 계획값 추종 제어를 위하여 필요한 충방전 전력(PB)을, PB=UL-PW라고 하는 식을 따라 연산한다(스텝 S22). 또한, 이때 연산되는 충방전 전력(PB)은 음의 값이 되어 축전지 시스템(2)에 충전해야 할 전력이 된다.
따라서, 충방전 전력 명령 연산부(34)는 연산한 충방전 전력(PB)의 절댓값[연산한 충방전 전력(PB)이 음의 수이므로]이, 축전지 시스템(2)의 그때의 충전 가능 전력 이하인지 여부를 판정한다(스텝 S23). 또한, 충전 가능 전력은 축전지 시스템(2)의 그때의 축전지 충전율(SOC) 등에 의해 연산되는 값이다.
스텝 S23에 있어서의 판정 결과, 충방전 전력(PB)의 절댓값이 축전지 시스템(2)의 그때의 충전 가능 전력 이하일 경우에는(스텝 S23에서 "예"), 충전해야 할 전력으로서 연산된 충방전 전력(PB)을 축전지 시스템(2)으로 충전할 수 있으므로, 충방전 전력 명령 연산부(34)는 충방전 전력 명령(PBC)으로서, 스텝 S22에서 연산된 충방전 전력(PB)을 설정한다(스텝 S24).
한편, 스텝 S23에 있어서의 판정 결과, 충방전 전력(PB)의 절댓값이 축전지 시스템(2)의 그때의 충전 가능 전력을 초과할 경우에는(스텝 S23에서 "아니오"), 충전해야 할 전력으로서 연산된 충방전 전력(PB) 전부를 축전지 시스템(2)으로 충전할 수는 없다. 따라서, 이 경우에는 충방전 전력 명령 연산부(34)는 충방전 전력 명령(PBC)으로서, 그때의 충전 가능 전력을 설정한다(스텝 S25). 또한, 발전 전력 제한 명령 연산부(35)는 발전 전력 제한 명령(PLC)으로서, 발전 상한값(UL)에 충전 가능 전력을 더한 값을 설정한다(스텝 S26).
또한, 이 스텝 S25 및 스텝 S26의 처리는, 축전지 시스템(2)의 충전 능력을 초과하는 풍력 발전 전력(PW)이 발전될 때에는, 그 충전 능력을 초과하는 잉여 전력을 발전시키지 않도록 발전 전력 제한 명령(PLC)을 연산하고, 그 연산한 발전 전력 제한 명령(PLC)을 풍력 발전 장치군(1)에 부여함으로써, 풍력 발전 장치군(1)에 잉여 전력을 발전시키지 않도록 하는 것을 의도한 것이다.
또한, 풍력 발전 전력(PW)이 발전 허용 범위(R)에 포함되지 않고(스텝 S20에서 "아니오"), 발전 상한값(UL)보다 작은 경우(스텝 S21에서 "아니오"), 즉, 풍력 발전 전력(PW)이 발전 하한값(LL)보다 작은 경우에는, 충방전 전력 명령 연산부(34)는 발전 계획값 추종 제어를 위하여 필요한 충방전 전력(PB)을, PB=LL-PW라고 하는 식을 따라 연산한다(스텝 S27). 또한, 이때 연산되는 충방전 전력(PB)은, 양의 값이 되어, 축전지 시스템(2)으로부터 방전해야 할 전력이 된다. 따라서, 충방전 전력 명령 연산부(34)는 축전지 시스템(2)에 대한 충방전 전력 명령(PBC)으로서, 충방전 전력(PB)을 설정한다(스텝 S28).
또한, 이상의 처리에 의해 연산된 충방전 전력 명령(PBC)[실제로는, 충방전 전력 명령 분배부(36)에서, 다시 축전지(21)(#1, #2, …, #m) 각각으로 분배된 충방전 전력 명령(PBC#1, PBC#2, …, PBC#m)] 및 발전 전력 제한 명령(PLC)은, 각각 축전지 시스템(2)[축전지(21)(#1, #2, …, #m)] 및 풍력 발전 장치군(1)으로 송신된다.
따라서, 축전지 시스템(2)[축전지(21)(#1, #2, …, #m)]은 수신한 충방전 전력 명령(PBC)(PBC#1, PBC#2, …, PBC#m)을 따라 전력을 충방전하고, 풍력 발전 장치군(1)은 수신한 발전 전력 제한 명령(PLC)을 따라서, 풍력 발전 전력(PW)을 필요 이상 발전하지 않도록 제한한다. 이렇게 해서, 약속 기간에 있어서의 시스템 발전 전력(PS)을 발전 계획값(PT)에 추종시키는 제어가 실현된다.
이상, 도 8에 나타낸 발전 계획값 추종 제어 처리에서는, 풍력 발전 전력(PW)이 발전 허용 범위(R) 내이었던 경우에는(스텝 S20에서 "예"), 충방전 전력 명령 연산부(34)는 발전 계획값 추종 제어를 위한 처리를 특별히 할 필요가 없다고 했지만, 그 시점에서의 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)로부터 일탈하고 있을 때에는, 축전지 충전율(SOC)을 충전율 목표 범위(SOCT) 내로 복귀시키기 위해, 나아가 다음과 같은 제어 처리를 추가해도 된다.
예를 들어, 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 상한값보다도 큰 쪽으로 일탈하고 있는 경우에는, 축전지 충전율(SOC)을 저하시키기 위해, 축전지 시스템(2)으로부터의 방전 전력을 증가시키도록 한다. 그를 위해서는, 도 8의 스텝 S22의 처리와 마찬가지로, 발전 계획값 추종 제어를 위하여 필요한 충방전 전력(PB)을, PB=UL-PW라고 하는 식을 따라서 연산한다. 이것은, 시스템 발전 전력(PS)을 발전 상한값(UL)에 추종시키는 것을 의미한다. 즉, 시스템 발전 전력(PS)이 발전 허용 범위(R)의 최대값으로 설정되므로, 그만큼 축전지 시스템(2)으로부터의 충방전 전력(PB)이 증가하고, 축전지 충전율(SOC)이 저하하게 된다.
또는, 축전지 충전율(SOC)을 저하시키기 위해, 풍력 발전 전력(PW)을 의도적으로 저하시키도록 해도 된다. 그를 위해서는, 발전 전력 제한 명령 연산부(35)가 풍력 발전 장치군(1)에 대하여 발전 전력 제한 명령(PLC)을 출력하고, 풍력 발전 전력(PW)을 저하시킨다. 그 경우에는, 그 저하된 만큼의 전력을 보충하기 위해, 축전지 시스템(2)으로부터의 충방전 전력(PB)이 증가하고, 축전지 충전율(SOC)이 저하되게 된다.
또한, 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 하한값보다도 작은 쪽으로 일탈하고 있는 경우에는, 축전지 충전율(SOC)을 증가시키기 위해, 축전지 시스템(2)으로부터의 충전 전력을 증가시키도록 한다. 그를 위해서는, 도 8의 스텝 S27의 처리와 마찬가지로, 발전 계획값 추종 제어를 위해 필요한 충방전 전력(PB)을, PB=LL-PW라고 하는 식을 따라 연산한다. 이것은, 시스템 발전 전력(PS)을 발전 하한값(LL)에 추종시키는 것을 의미한다. 즉, 시스템 발전 전력(PS)이 발전 허용 범위(R)의 최소값으로 설정되므로, 그만큼, 축전지 시스템(2)에 대한 충전 전력이 증가하여, 축전지 충전율(SOC)이 증가하게 된다.
그런데 바람이 약한 상태가 계속되어, 충분한 풍력 발전 전력(PW)을 얻을 수 없고, 또한 축전지 시스템(2)의 축전 용량이 작고, 게다가 그때의 축전지 충전율(SOC)이 저하되어 있는 경우를 상정한다. 이러한 경우에는, 풍력 발전 전력(PW)을 보충하는 축전지 시스템(2)의 방전 가능한 전력이 부족하기 때문에, 풍력 발전 시스템(100)에 의한 시스템 발전 전력(PS)이 발전 계획값(PT)의 발전 하한값(LL)을 하회하는 사태에 이르는 경우가 있다.
시스템 발전 전력(PS)이 발전 계획값(PT)의 발전 하한값(LL)을 하회하는 것은, 발전 하한값(LL) 이상에서 발전 상한값 이하의 범위 내의 시스템 발전 전력(PS)을 공급한다는 매전처와의 계약 조건을 준수할 수 없는 것을 의미하므로, 매전 가격에는 페널티가 부과된다. 따라서, 풍력 발전 시스템(100)에는 매전처와의 계약 조건의 준수율을 향상시키는 것이 요구된다.
도 9는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템(100)에 있어서의 발전 제어 시뮬레이션의 예를 나타낸 도면이다. 또한, 도 10은, 일반적인 출력 일정 제어형 풍력 발전소에 있어서의 발전 제어 시뮬레이션의 예를 비교예로서 도시한 도면이다.
이들의 발전 제어 시뮬레이션에서는, 연산 시 기간을 30분, 제어 추종 시간을 60분, 약속 기간을 60분으로 하고, 풍력 실측값이 부여했을 때의 전체 6시간분의 풍력 발전 전력(PW), 충방전 전력(PB), 시스템 발전 전력(PS), 발전 계획값(PT), 축전지 충전율(SOC) 등의 시간 추이를 계산하였다.
또한, 이들의 발전 제어 시뮬레이션에서는, 축전지 시스템(2)의 충방전 전력 정격을 풍력 발전 장치군(1)의 풍력 발전 정격의 30%로 설정하고 있다. 이 30%라고 하는 설정값은, 종래의 축전지 병설형 풍력 발전소에 있어서 설정되는 축전지 시스템(2)의 충방전 전력 정격이 풍력 발전 전력 정격의 85% 정도인 것을 고려하면, 매우 낮은 설정값이다.
또한, 본 발명의 제1 실시 형태의 풍력 발전 시스템(100)의 발전 제어 시뮬레이션과 비교예의 발전 제어 시뮬레이션에서는, 발전 계획값(PT)의 설정 방법에 큰 차이가 있다. 즉, 본 발명의 제1 실시 형태에서는 약속 기간의 발전 계획값(PT)으로서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 범위 내에 있는지, 그 상한값을 상회하고 있는지 또는 하한값을 하회하고 있는지에 의해, 각각, 발전 전력 평균값(PA), 발전 전력 평균값(PA)보다 큰 값 또는 발전 전력 평균값(PA)보다 작은 값이 설정된다. 그에 반해, 비교예의 발전 제어 시뮬레이션에서는 약속 기간의 발전 계획값(PT)으로서는 연산 기간의 발전 전력 평균값(PA)이 설정된다.
이상의 발전 제어 시뮬레이션 결과는, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같지만, 도 9 및 도 10에 도시한 시간 추이의 그래프에서는, 그래프가 번잡해지는 것을 피하기 위해, 풍력 발전 전력(PW), 발전 계획값(PT), 축전지 충전율(SOC) 및 발전 차분(ΔP)의 시간 추이만을 표시하고 있다. 여기서, 발전 차분(ΔP)은 시스템 발전 전력(PS)과 발전 계획값(PT)과의 차분량의 발전 계획값(PT)에 대한 비이며, ΔP=|PS-PT|/PT의 식으로 표현된다. 따라서, 발전 차분(ΔP)이, 예를 들어 2%가 초과한 경우에는 매전처와의 계약 조건이 준수되고 있지 않게 된다.
도 9 및 도 10에 의하면, 본 발명의 제1 실시 형태의 풍력 발전 시스템(100)에서는, 발전 차분(ΔP)이 발전 계획값(PT)의 2%를 초과하는 것은, 전체 6시간 중 40분 정도이지만, 비교예의 경우에는 발전 차분(ΔP)이 발전 계획값(PT)의 2%를 초과하는 것은, 전체 6시간 중 120분 정도다. 따라서, 본 발명의 제1 실시 형태의 풍력 발전 시스템(100)에는, 시스템 발전 전력(PS)을 발전 계획값(PT)의 ±2% 이내에 들어가게 한다고 하는 매전처와의 계약 조건을 준수하는 준수율을, 비교예(종래 기술)에 비해 대폭으로 향상시킨다고 하는 효과가 있는 것을 알 수 있다.
또한, 이상의 발전 제어 시뮬레이션에서는, 축전지 시스템(2)의 충방전 전력 정격을 풍력 발전 장치군(1)의 풍력 발전 정격의 30%로 설정하고 있지만, 그 설정값을 크게 하면, 매전처와의 계약 조건의 준수율은 향상되고, 그 설정값을 작게 하면, 매전처와의 계약 조건의 준수율은 저하되는 것은 명확하다. 따라서, 본 발명의 제1 실시 형태의 풍력 발전 시스템(100)에서는, 비교예(종래 기술)와 동일 정도의 준수율을, 풍력 발전 장치군(1)의 풍력 발전 정격에 비해 보다 작은 충방전 전력 정격을 갖는 축전지 시스템(2)에서 실현할 수 있는 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 풍력 발전 시스템(100)의 축전지 시스템(2)의 전체 축전 용량[예를 들어, 축전지(21)의 수]을 저감할 수 있으므로, 풍력 발전 시스템(100)의 설치 비용을 저감할 수 있다. 따라서, 풍력 발전 시스템(100)에 의한 발전 사업의 안정화를 도모할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 11은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템(100a)의 구성의 예를 나타낸 도면이다. 또한, 도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 풍력 발전 제어 장치(3a)의 블록 구성의 예를 나타낸 도면이다. 제1 실시 형태와 제2 실시 형태에서는, 대부분의 구성 요소가 동일하므로, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 그 설명을 생략하고, 제1 실시 형태와 상이한 구성 요소에 대해서만 설명한다.
도 11에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템(100a)은 통신 네트워크(8)를 통하여 풍황 예측 장치(10)에 접속되어 있는 점에 있어서, 제1 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템(100)(도 1 참조)과 다르다. 풍황 예측 장치(10)는 풍력 발전소 지점에서의, 풍속, 풍향, 기온, 습도, 기압 중 어느 한 종류 또는 복수의 예측 정보(이하, 풍황 예측값이라고 함)를 통신 네트워크(8)를 통하여, 순서대로 또는 일정 시간 보존한 것을 통합하여, 풍력 발전 제어 장치(3)로 송신한다.
또한, 도 12에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태에 관한 풍력 발전 제어 장치(3a)는 풍황 예측 장치(10)로부터 송신되는 풍황 예측값(PV)을 수신, 처리하여, 예측 발전 전력(PP)을 연산하는 예측 발전 전력 연산부(37)를 구비하는 점에서, 제1 실시 형태에 관한 풍력 발전 제어 장치(3)(도 3 참조)와 다르다. 이 예측 발전 전력 연산부(37)에서 연산된 예측 발전 전력(PP)은, 발전 계획값 연산부(33a)에 입력된다.
따라서, 발전 계획값 연산부(33a)는 발전 계획값(PT)을 연산할 경우에는, 평균값 연산부(30)에 의해 연산되는 발전 전력 평균값(PA), SOC 목표 범위 연산부(32)에 의해 연산되는 충전율 목표 범위(SOCT) 및 개개의 축전지(21)로부터 얻어지는 축전지 충전율(SOC1, SOC2, …, SOCm)을 사용하는 것 외에, 예측 발전 전력 연산부(37)에 의해 연산되는 예측 발전 전력(PP)을 사용한다.
또한, 발전 계획값 연산부(33a) 중, 예측 발전 전력 연산부(37) 및 발전 계획값 연산부(33a)를 제외한 다른 블록의 제어 동작은, 제1 실시 형태의 경우와 동일하다.
도 13은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 발전 계획값 연산부(33a)에 있어서의 발전 계획값 연산 처리 흐름의 예를 나타낸 도면이다. 도 13에 도시한 바와 같이, 발전 계획값 연산부(33a)는, 우선 평균값 연산부(30)에 의해 연산된 발전 전력 평균값(PA)이 예측 발전 전력 연산부(37)에서 연산된 예측 발전 전력(PP)보다 큰지의 여부를 판정한다(스텝 S35).
그 판정 결과, 발전 전력 평균값(PA)이 예측 발전 전력(PP)보다 큰 경우에는(스텝 S35에서 "예"), 발전 계획값 연산부(33a)는 잠정 발전 계획값(PPT)으로서 예측 발전 전력(PP)을 설정한다(스텝 S36). 한편, 발전 전력 평균값(PA)이 예측 발전 전력(PP)보다 크지 않을 경우에는(스텝 S35에서 "아니오"), 잠정 발전 계획값(PPT)으로서 발전 전력 평균값(PA)을 설정한다(스텝 S37).
이하, 스텝 S40으로부터 스텝 S47까지의 처리는, 제1 실시 형태의 경우의 연산 처리 흐름(도 4 참조)의 스텝 S10으로부터 스텝 S17까지의 처리에 준하고 있다. 즉, 스텝 S40으로부터 스텝 S47까지의 처리는, 도 4의 스텝 S10으로부터 스텝 S17까지의 처리에 있어서의 발전 전력 평균값(PA)이라고 하는 용어를, 잠정 발전 계획값(PPT)으로 치환한 것에 상당한다.
따라서, 스텝 S36 또는 스텝 S37에 이어서, 발전 계획값 연산부(33a)는 축전지 시스템(2)의 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)을, SOC 목표 범위 연산부(32)에 의해 연산된 충전율 목표 범위(SOCT)와 비교한다(스텝 S40).
그리고 그 비교의 결과, 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 범위 내인 경우에는(스텝 S41에서 "예"), 발전 계획값 연산부(33a)는 발전 계획값(PT)으로서, 잠정 발전 계획값(PPT)을 설정한다(스텝 S42).
또한, 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 하한값 미만인 경우에는(스텝 S43에서 "예"), 발전 계획값 연산부(33a)는 발전 계획값(PT)으로서, 잠정 발전 계획값(PPT)에, 1보다 작은 양의 상수 Ra를 곱한 값을 설정한다(스텝 S44). 또한, Ra의 값은 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 0.6 내지 0.7 정도가 바람직하다.
또한, 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 범위 내가 아니며, 하한값 미만도 아닐 경우(스텝 S43에서 "아니오"), 즉 현재 시점의 축전지 충전율(SOC)이 충전율 목표 범위(SOCT)의 상한값을 초과할 경우에는, 발전 계획값 연산부(33a)는 발전 계획값(PT)으로서 잠정 발전 계획값(PPT)에, 1보다 큰 양의 상수 Rb를 곱한 값을 설정한다(스텝 S45). 또한, Rb의 값은 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 1.1 내지 1.2 정도가 바람직하다.
발전 계획값 연산부(33a)는 이상과 같이 하여 발전 계획값(PT)을 연산한 후, 그 연산한 발전 계획값(PT)이 당해 풍력 발전 시스템(100)의 발전 전력 정격값 이하인지 여부를 판정한다(스텝 S46). 그리고 그 발전 계획값(PT)이 당해 풍력 발전 시스템(100)의 발전 전력 정격값 이하인 경우에는(스텝 S46에서 "예"), 발전 계획값 연산부(33)는 그대로 당해 발전 계획값 연산 처리를 종료한다. 또한, 발전 계획값(PT)이 당해 풍력 발전 시스템(100)의 발전 전력 정격값을 초과할 경우에는(스텝 S46에서 "아니오"), 발전 계획값 연산부(33)는 발전 계획값(PT)으로서, 그 발전 전력 정격값을 재설정하고(스텝 S47), 당해 발전 계획값 연산 처리를 종료한다.
이상의 발전 계획값 연산 처리에 의하면, 약속 기간의 풍황이 연산 기간보다도 약해진다고 예측되고, 약속 기간의 예측 발전 전력(PP)이 연산 기간의 발전 전력 평균값(PA)보다도 작아진다고 예측될 때에는(스텝 S35에서 "예"인 경우에 대응), 발전 계획값(PT)은 예측 발전 전력(PP)을 기초로 하여 연산된다. 또한, 약속 기간의 풍황이 연산 기간보다도 강해진다고 예측되고, 약속 기간의 예측 발전 전력(PP)이 연산 기간의 발전 전력 평균값(PA)보다도 커진다고 예측될 때에는(스텝 S35에서 "아니오"인 경우에 대응), 발전 계획값(PT)은 발전 전력 평균값(PA)을 기초로 하여 연산된다.
또한, 이상의 연산 처리에서는 바람이 예측한 것처럼 불지 않아, 충분한 풍력 발전 전력(PW)이 얻어지지 않은 경우에 대비하여, 발전 계획값(PT)은 낮게 설정되므로, 축전지 시스템(2)의 축전지 충전율(SOC)이 지나치게 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 바람이 예측 이상으로 불어, 과대한 풍력 발전 전력(PW)이 얻어질 경우에는, 그 과대한 풍력 발전 전력(PW)의 일부를 발전 전력 제한 명령 연산부(35)로부터의 발전 전력 제한 명령(PLC)에 의해 버릴 수 있으므로, 이 경우도, 발전 계획값(PT)은 낮게 설정된다.
따라서, 제2 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템(100a)에서는, 축전지 시스템(2)의 전체 축전 용량[예를 들어, 축전지(21)의 수]을 적게 한 경우에도, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 또는 그 이상으로, 시스템 발전 전력(PS)의 변동을, 약속한 변동 범위[예를 들어, 발전 계획값(PT)의 ±2% 이내]에 들어가게 한다고 하는 계약의 준수율을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 풍력 발전 시스템(100a)의 축전지 시스템(2)의 전체 축전 용량[예를 들어, 축전지(21)의 수]을 저감할 수 있으므로, 풍력 발전 시스템(100a)의 설치 비용을 저감할 수 있다. 따라서, 풍력 발전 시스템(100a)에 의한 발전 사업의 안정화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은 이상에 설명한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 나아가 여러 가지 변형예가 포함된다. 예를 들어, 상기한 실시 형태는, 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해서, 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어떤 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한 어떤 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성을 더하는 것도 가능하다.
1 : 풍력 발전 장치군
2 : 축전지 시스템
3, 3a : 풍력 발전 제어 장치
4 : 연계 변압기
5 : 전력 계통
6, 7 : 전력계
8 : 통신 네트워크
9 : 매전처 장치
10 : 풍황 예측 장치
11 : 풍력 발전 장치
12 : SCADA(감시 제어 데이터 수집 장치)
21 : 축전지
30 : 평균값 연산부
31 : 축전지 충전율 연산부
32 : SOC 목표 범위 연산부
33, 33a : 발전 계획값 연산부
34 : 충방전 전력 명령 연산부
35 : 발전 전력 제한 명령 연산부
36 : 충방전 전력 명령 분배부
37 : 예측 발전력 연산부
100, 100a : 풍력 발전 시스템
211 : 2차 전지
212 : 직교류 변환기
213 : 연계 변압기
214 : 차단기
215 : SOC 계측부
216 : 충방전 전력 제어부
PS : 시스템 발전 전력
PW : 풍력 발전 전력
PB : 충방전 전력
PA : 발전 전력 평균값
PT : 발전 계획값
PV : 풍황 예측값
SOC : 축전지 충전율
SOCT : 충전율 목표 범위
PBC : 충방전 전력 명령
PLC : 발전 전력 제한 명령

Claims (15)

  1. 복수의 풍력 발전 장치를 포함하여 이루어지는 풍력 발전 장치군과,
    복수의 축전지를 포함하여 이루어지는 축전지 시스템과,
    상기 풍력 발전 장치군이 발전하는 풍력 발전 전력과 상기 축전지 시스템이 충방전하는 충방전 전력을 더한 전력인 시스템 발전 전력이, 사전에 설정된 발전 계획값의 허용 범위 내에 들어가도록 상기 충방전 전력을 제어하는 풍력 발전 제어 장치를 포함하여 구성되고,
    상기 풍력 발전 제어 장치가,
    현재 시점 이전의 제1 제어 기간 내에, 상기 풍력 발전 장치군에 의해 발전되는 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 연산하는 평균값 연산부와,
    상기 축전지 시스템의 축전지 충전율 목표 범위를 연산하는 SOC 목표 범위 연산부와,
    상기 평균값 연산부에서 연산되는 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 기초로 하여, 현재 시점보다 이후에 설정되는 제2 제어 기간에 대한 발전 계획값을 연산하는 발전 계획값 연산부를 구비하고,
    상기 발전 계획값 연산부의 처리로서,
    상기 축전지 시스템의 현재 시점의 축전지 충전율이, 상기 축전지 충전율 목표 범위의 상한값과 하한값의 범위 내에 있는 경우에는, 상기 발전 계획값으로서, 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 설정하고,
    상기 축전지 시스템의 현재 시점의 축전지 충전율이, 상기 축전지 충전율 목표 범위의 상한값을 상회하고 있는 경우에는, 상기 발전 계획값으로서, 상기 풍력 발전 전력의 평균값에 1보다 큰 양의 상수를 곱한 값을 설정하고,
    상기 축전지 시스템의 현재 시점의 축전지 충전율이, 상기 축전지 충전율 목표 범위의 하한값을 하회하고 있는 경우에는, 상기 발전 계획값으로서, 상기 풍력 발전 전력의 평균값에 1보다 작은 양의 상수를 곱한 값을 설정하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 풍력 발전 제어 장치는,
    현재 이후의 풍황을 예측하는 풍황 예측 장치에 접속되어 있고, 상기 풍황 예측 장치로부터 제공되는 상기 제2 제어 기간에 대한 풍황 예측 정보를 기초로 하여, 상기 제2 제어 기간에 있어서의 예측 풍력 발전 전력을 연산하는 예측 발전 전력 연산부를 구비하고,
    상기 발전 계획값 연산부의 처리에서 상기 발전 계획값을 연산할 경우에는, 그 연산에 사용되는 상기 풍력 발전 전력의 평균값을, 상기 예측 풍력 발전 전력을 이용하여 보정하고, 그 보정 후의 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 기초로 하여 상기 발전 계획값을 연산하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 풍력 발전 제어 장치는,
    상기 발전 계획값의 연산에 사용하는 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 보정할 경우에는, 상기 풍력 발전 전력의 평균값이 상기 예측 풍력 발전 전력보다도 클 때에, 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 상기 예측 풍력 발전 전력으로 치환함으로써 보정하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 풍력 발전 제어 장치는,
    상기 풍력 발전 전력이 상기 발전 계획값의 허용 범위의 상한값보다도 클 때에는, 상기 시스템 발전 전력이 상기 발전 계획값의 허용 범위의 상한값과 동등해지도록, 상기 충방전 전력을 연산하고,
    상기 풍력 발전 전력이 상기 발전 계획값의 허용 범위의 하한값보다도 작을 때에는, 상기 시스템 발전 전력이 상기 발전 계획값의 허용 범위의 하한값과 동등해지도록, 상기 충방전 전력을 연산하고,
    상기 연산한 충방전 전력을 충방전하도록, 상기 축전지 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 풍력 발전 제어 장치는,
    상기 풍력 발전 장치군에 의해 발전되는 상기 풍력 발전 전력이, 상기 발전 계획값과 상기 축전지 시스템의 그 시점에서의 충전 가능 전력을 더한 전력을 초과할 경우에는, 그 초과하는 전력에 상당하는 전력의 발전을 제한하는 명령을, 상기 풍력 발전 장치군에 출력하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 시스템.
  6. 복수의 풍력 발전 장치를 포함하여 이루어지는 풍력 발전 장치군과,
    복수의 축전지를 포함하여 이루어지는 축전지 시스템과,
    상기 풍력 발전 장치군이 발전하는 풍력 발전 전력과 상기 축전지 시스템이 충방전하는 충방전 전력을 더한 전력인 시스템 발전 전력이, 사전에 설정된 발전 계획값의 허용 범위 내에 들어가도록 상기 충방전 전력을 제어하는 풍력 발전 제어 장치를 포함하여 구성된 풍력 발전 시스템에 적용되고,
    상기 풍력 발전 제어 장치가,
    현재 시점 이전의 제1 제어 기간 내에, 상기 풍력 발전 장치군에 의해 발전되는 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 연산하는 평균값 연산부와,
    상기 축전지 시스템의 축전지 충전율 목표 범위를 연산하는 SOC 목표 범위 연산부와,
    상기 평균값 연산부에서 연산되는 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 기초로 하여, 현재 시점보다 이후에 설정되는 제2 제어 기간에 대한 발전 계획값을 연산하는 발전 계획값 연산부를 구비하고,
    상기 발전 계획값 연산부의 처리로서,
    상기 축전지 시스템의 현재 시점의 축전지 충전율이, 상기 축전지 충전율 목표 범위의 상한값과 하한값의 범위 내에 있는 경우에는, 상기 발전 계획값으로서, 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 설정하고,
    상기 축전지 시스템의 현재 시점의 축전지 충전율이, 상기 축전지 충전율 목표 범위의 상한값을 상회하고 있는 경우에는, 상기 발전 계획값으로서, 상기 풍력 발전 전력의 평균값에 1보다 큰 양의 상수를 곱한 값을 설정하고,
    상기 축전지 시스템의 현재 시점의 축전지 충전율이, 상기 축전지 충전율 목표 범위의 하한값을 하회하고 있는 경우에는, 상기 발전 계획값으로서, 상기 풍력 발전 전력의 평균값에 1보다 작은 양의 상수를 곱한 값을 설정하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 풍력 발전 제어 장치는,
    현재 이후의 풍황을 예측하는 풍황 예측 장치에 접속되어 있고, 상기 풍황 예측 장치로부터 제공되는 상기 제2 제어 기간에 대한 풍황 예측 정보를 기초로 하여, 상기 제2 제어 기간에 있어서의 예측 풍력 발전 전력을 연산하는 예측 발전 전력 연산부를 구비하고,
    상기 발전 계획값 연산부의 처리에서 상기 발전 계획값을 연산할 경우에는, 그 연산에 사용되는 상기 풍력 발전 전력의 평균값을, 상기 예측 풍력 발전 전력을 이용하여 보정하고, 그 보정 후의 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 기초로 하여 상기 발전 계획값을 연산하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 풍력 발전 제어 장치는,
    상기 발전 계획값의 연산에 사용하는 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 보정할 경우에는, 상기 풍력 발전 전력의 평균값이 상기 예측 풍력 발전 전력보다도 클 때에, 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 상기 예측 풍력 발전 전력으로 치환함으로써 보정하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 풍력 발전 제어 장치는,
    상기 풍력 발전 전력이 상기 발전 계획값의 허용 범위의 상한값보다도 클 때에는, 상기 시스템 발전 전력이 상기 발전 계획값의 허용 범위의 상한값과 동등해지도록, 상기 충방전 전력을 연산하고,
    상기 풍력 발전 전력이 상기 발전 계획값의 허용 범위의 하한값보다도 작을 때에는, 상기 시스템 발전 전력이 상기 발전 계획값의 허용 범위의 하한값과 동등해지도록, 상기 충방전 전력을 연산하고,
    상기 연산한 충방전 전력을 충방전하도록, 상기 축전지 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 제어 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 풍력 발전 제어 장치는,
    상기 풍력 발전 장치군에 의해 발전되는 상기 풍력 발전 전력이, 상기 발전 계획값과 상기 축전지 시스템의 그 시점에서의 충전 가능 전력을 더한 전력을 초과할 경우에는, 그 초과하는 전력에 상당하는 전력의 발전을 제한하는 명령을, 상기 풍력 발전 장치군에 출력하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 제어 방법.
  11. 복수의 풍력 발전 장치를 포함하여 이루어지는 풍력 발전 장치군과, 복수의 축전지를 포함하여 이루어지는 축전지 시스템에 접속되고,
    상기 풍력 발전 장치군이 발전하는 풍력 발전 전력과 상기 축전지 시스템이 충방전하는 충방전 전력을 더한 전력인 시스템 발전 전력이, 사전에 설정된 발전 계획값의 허용 범위 내에 들어가도록 상기 충방전 전력을 연산하고, 상기 연산한 충방전 전력을 상기 축전지 시스템에 출력하는 충방전 전력 명령 연산부와,
    현재 시점 이전의 제1 제어 기간 내에, 상기 풍력 발전 장치군에 의해 발전되는 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 연산하는 평균값 연산부와,
    상기 축전지 시스템의 축전지 충전율 목표 범위를 연산하는 SOC 목표 범위 연산부와,
    상기 평균값 연산부에서 연산되는 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 기초로 하여, 현재 시점보다 이후에 설정되는 제2 제어 기간에 대한 발전 계획값을 연산하는 발전 계획값 연산부를 구비하고,
    상기 발전 계획값 연산부의 처리로서,
    상기 축전지 시스템의 현재 시점의 축전지 충전율이, 상기 축전지 충전율 목표 범위의 상한값과 하한값의 범위 내에 있는 경우에는, 상기 발전 계획값으로서, 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 설정하고,
    상기 축전지 시스템의 현재 시점의 축전지 충전율이, 상기 축전지 충전율 목표 범위의 상한값을 상회하고 있는 경우에는, 상기 발전 계획값으로서, 상기 풍력 발전 전력의 평균값에 1보다 큰 양의 상수를 곱한 값을 설정하고,
    상기 축전지 시스템의 현재 시점의 축전지 충전율이, 상기 축전지 충전율 목표 범위의 하한값을 하회하고 있는 경우에는, 상기 발전 계획값으로서, 상기 풍력 발전 전력의 평균값에 1보다 작은 양의 상수를 곱한 값을 설정하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 풍력 발전 제어 장치는,
    현재 이후의 풍황을 예측하는 풍황 예측 장치에 접속되어 있고, 상기 풍황 예측 장치로부터 제공되는 상기 제2 제어 기간에 대한 풍황 예측 정보를 기초로 하여, 상기 제2 제어 기간에 있어서의 예측 풍력 발전 전력을 연산하는 예측 발전 전력 연산부를 구비하고,
    상기 발전 계획값 연산부의 처리에서 상기 발전 계획값을 연산할 경우에는, 그 연산에 사용되는 상기 풍력 발전 전력의 평균값을, 상기 예측 풍력 발전 전력을 이용하여 보정하고, 그 보정 후의 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 기초로 하여 상기 발전 계획값을 연산하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 풍력 발전 제어 장치는,
    상기 발전 계획값의 연산에 사용하는 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 보정할 경우에는, 상기 풍력 발전 전력의 평균값이 상기 예측 풍력 발전 전력보다도 클 때에, 상기 풍력 발전 전력의 평균값을 상기 예측 풍력 발전 전력으로 치환함으로써 보정하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 제어 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 풍력 발전 제어 장치는,
    상기 풍력 발전 전력이 상기 발전 계획값의 허용 범위의 상한값보다도 클 때에는, 상기 시스템 발전 전력이 상기 발전 계획값의 허용 범위의 상한값과 동등해지도록, 상기 충방전 전력을 연산하고,
    상기 풍력 발전 전력이 상기 발전 계획값의 허용 범위의 하한값보다도 작을 때에는, 상기 시스템 발전 전력이 상기 발전 계획값의 허용 범위의 하한값과 동등해지도록, 상기 충방전 전력을 연산하고,
    상기 연산한 충방전 전력을 충방전하도록, 상기 축전지 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 제어 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 풍력 발전 제어 장치는,
    상기 풍력 발전 장치군에 의해 발전되는 상기 풍력 발전 전력이, 상기 발전 계획값과 상기 축전지 시스템의 그 시점에서의 충전 가능 전력을 더한 전력을 초과할 경우에는, 그 초과하는 전력에 상당하는 전력의 발전을 제한하는 명령을, 상기 풍력 발전 장치군에 출력하는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 제어 장치.
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